2011年4月自考本科机电一体化系统设计答案

第 1 页第 2 页第 3 页第 4 页2012年4月机电一体化系统设计一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)1．用于承载、传递力和运动的模块是【A】A．机械受控模块B．驱动模块C．接口模块D．微计算机模块2．导轨副用于引导运动部件的走向，某配对导轨面具有相同记性装置，利用同型相斥原理使两导轨面脱离接触，该导轨属于【D】A．滑动导轨B．液体静压导轨C．气浮导轨D．磁浮导轨3．滚珠丝杠螺母副一般采取消除间隙和适当预紧的措施，主要方法有四种，其中最简单、尺寸最紧凑，且价格低廉的调整方法是【D】A．双螺母齿差式B．双螺母螺纹式C．双螺母垫片式D．单螺母变位导程自预紧式4．能消除零位输出和偶此非线性项，抵消共模误差，减少非线性，这种传感器性能改善措施是【B】A．平均技术B．差动技术C．开环技术D．闭环技术5．下列措施中能够减小直流伺服电动机机电时间常数的是【C】A．增加等效转动惯量B．增加电枢回路电阻C．附加速度负反馈D．减小电动机转矩系数分析：机电时间常数Tm=（Ra*J）/（Kt*Ke）。

与机电时间常数Tm正比的是等效转动惯量J和电枢回路电阻Ra，因此增加它们不行，与Tm反比是电动机转矩系数Kt和电动机反电动势系数Ke。

因此只有C正确。

6．在小功率的PWM伺服放大器中，主回路经常使用的VDMOS代替IGBT，其中VDMOS的含义是【A】A．功率场效应管B．功率晶体管C．绝缘栅晶体管D．静电感应晶体管分析：书上没找到有关描述。

不过MOS管是场效应管，因此只有A合适。

上网查了一下，正确。

第 5 页7．PID控制器中，I的含义是【B】A．比例B．积分C．微分D．前馈8．在具有位置换的全闭环交流伺服系统中，取自伺服电动机轴上编码器的反馈通道构成【B】A．位置环B．速度环C．电流环D．转矩环分析：“全闭环”是关键。

在书上235页，容易忽略。

9．满足中等性能要求的西门子S7系列模块化小型的PLC是【C】A．SIMATIC S7--200PLC B．SIMATIC NET C．SIMATIC S7--300PLCD．SIMATIC S7--400PLC10．设计梯形图时，串联一个动断触点0.00对应的助记符语句是【D】A．LD 0.00 B．LD NOT 0.00 C．AND 0.00 D．AND NOT 0.00分析：“动断触点”是关键语，就是常闭触点，动作以后才断开。

全国自考（机电一体化系统设计）-试卷1(总分：54.00，做题时间：90分钟)一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.连续路径控制中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的【】，使得它们同步协调到达目标点。

（分数：2.00）A.位置和加速度B.速度和加速度C.位置和速度√D.位置和方向解析：解析：为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的位置和速度，使得它们同步协调到达目标点，这样的运动控制称为连续路径控制。

对于这类控制，机床必须同时控制两个或两个以上的轴。

不仅控制目标点，而且控制工具到达这些目标点的整个路径，以保证在整个加工过程中，工具始终接触工件并制造出希望的形状。

2.自动导引车在平面上运动，一般具有的运动自由度是【】（分数：2.00）A.2个√B.3个C.4个D.6个解析：解析：自动导引车在平面上运动，不管是单驱动轮一驾驶机构，或者双驱动轮一小脚轮机构，一般都具有2个运动自由度。

3.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用【】方法实现。

（分数：2.00）A.插补√B.切割C.画线D.自动解析：解析：数控机床采用了插补器生成运动控制指令。

已知运动轨迹的起点和终点坐标以及轨迹的曲线方程，由计算机实时地计算出各中间点的坐标。

即通过数控系统的计算“插入、补上”运动轨迹的各中间点坐标，一般把这个过程叫做“插补”。

插补精度一般高于伺服系统的水平。

4.由于截断误差等原因，DDA法生成的直线、圆弧都是由一系列的【】组成。

（分数：2.00）A.弧线B.抛物线C.折线√D.渐开线解析：5.属于模块化小型PLC，并能满足中等性能应用要求的PLC系统是【】（分数：2.00）A.SIMATIC S7－200 PLCB.SIMATIC S7－300 PLC √C.SIMATIC S7－400 PLCD.SIMATIC NET解析：6.设计梯形图时，载入一个动合触点的指令是【】（分数：2.00）A.OR 0．00B.LD NOT0．00C.AND 0．00D.LD 0．00 √解析：7.如图所示利用继电器触点实现的逻辑函数为【（分数：2.00）A.(A＋).(B) √C.(A＋D.A.B解析：解析：由题图可推出逻辑函数为(A＋A).(B＋B)。

机电⼀体化系统设计试题及答案机电⼀体化系统设计试题课程代码：02245⼀、单项选择题(本⼤题共14⼩题，每⼩题1分，共14分)在每⼩题列出的四个选项中只有⼀个选项是符合题⽬要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

1.受控变量是机械运动的⼀种反馈控制系统称( B )A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.⼯业机器⼈2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( A )A.增加⽽减⼩B.增加⽽增加C.减⼩⽽减⼩D.变化⽽不变3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( D )A.内循环插管式B.外循环反向器式C.内、外双循环D.内循环反向器式4.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹⾓θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( C )A.100mmB.20mmC.10mmD.0.1mm5.直流测速发电机输出的是与转速( C )A.成正⽐的交流电压B.成反⽐的交流电压C.成正⽐的直流电压D.成反⽐的直流电压6.电压跟随器的输出电压( C )输⼊电压。

A.⼤于B.⼤于等于C.等于D.⼩于7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( B )A.1450［r/min］B.1470［r/min］C.735［r/min］D.2940［r/min］8.右图称( B )A.直流伺服电动机调节特性B.直流伺服电动机机械特性C.直流伺服电动机动态特性D.直流伺服电动机调速特性9.计算步进电动机转速的公式为( C )A. B.T sm cos C. D. 180°-10.⼀般说来，如果增⼤幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间t s( B )A.增⼤B.减⼩C.不变D.不定11.已知f(t)=a+bt，则它的拉⽒变换式为( B )A.+bB.C.D.12.连续路径控制类中为了控制⼯具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每⼀个轴的( C )使得它们同步协调到达⽬标点。

机电一体化复习题及答案一、单项选择题1. 机电一体化系统的基本组成不包括以下哪一项？A. 机械系统B. 执行机构C. 传感器D. 计算机系统答案：D2. 以下哪个不是传感器的主要功能？A. 检测物理量B. 转换信号C. 放大信号D. 存储数据答案：D3. 伺服电机的控制方式不包括以下哪一项？A. 开环控制B. 闭环控制C. 半闭环控制D. 无反馈控制答案：D4. PLC编程语言中，以下哪种不是常用的编程语言？A. 梯形图B. 指令表C. 结构化文本D. 汇编语言答案：D5. 以下哪个不是机电一体化系统设计时需要考虑的因素？A. 系统性能B. 成本C. 环境适应性D. 艺术性答案：D二、多项选择题1. 机电一体化系统中常用的传感器类型包括哪些？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 位移传感器D. 速度传感器答案：ABCD2. 以下哪些因素会影响伺服电机的性能？A. 电机类型B. 控制算法C. 负载大小D. 电源电压答案：ABCD3. PLC在机电一体化系统中的作用包括哪些？A. 控制逻辑实现B. 数据处理C. 通信接口D. 故障诊断答案：ABCD三、判断题1. 机电一体化系统可以实现精确控制和自动化操作。

（对）2. 传感器在机电一体化系统中只起到检测作用，不涉及信号转换。

（错）3. PLC只能用于简单的顺序控制，不能实现复杂的控制逻辑。

（错）4. 伺服电机的闭环控制可以提高系统的稳定性和精度。

（对）5. 机电一体化系统设计时不需要考虑成本因素。

（错）四、简答题1. 简述机电一体化系统的特点。

答：机电一体化系统的特点包括高度集成化、智能化、自动化、灵活性和高效性。

它通过将机械系统、电子系统和计算机系统有机结合，实现精确控制和自动化操作，提高生产效率和产品质量。

2. 描述PLC在机电一体化系统中的主要功能。

答：PLC在机电一体化系统中的主要功能包括实现控制逻辑、数据处理、通信接口和故障诊断。

它能够根据输入信号执行预定的控制程序，对输出设备进行控制，同时处理和存储数据，实现与其他系统的通信，并进行故障检测和诊断。

《机电一体化系统设计基础》考试试卷B共 3 页一．简答题（20分，每题4分）1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。

2．刚度对传动系统有哪些影响？刚度会影响传动系统的精度和固有频率，随刚度的减小，传动链的变形增大，传动精度降低，系统的固有频率下降。

3．机械技术的4个支柱学科是什么？机械学、制造工艺学、控制、力学。

4．有几种常用的工业控制计算机？单片机、DCS、PLC 、单回路调节器、微机测控系统和分散控制系统。

5．机械本体的作用是什么？系统的支撑结构，包括机身和框架。

二．填空题（20分，每空2分）1．传感器一般由（敏感元件），（转换元件）和（基本转换电路）组成。

2．对驱动装置的技术要求有（精度）、（稳定性）、（快速性）和（可靠性）。

3．构思比较常用（）、（）和（）等方法。

(专家调查法、头脑风暴法、检查提问法、检索查表法、特性列举法、缺点列举法、希望列举法，之中的任意三个。

)三．分析题（20分，每题10分）1．画图说明工业PC机与普通信息处理计算机的主要区别是什么？与普通信息处理机相比较,工业PC机有以下特点1）将普通信息处理机的大母板改为功能插板，具有丰富的过程输入输出功能2）良好的时实性3）抗干扰电源，密封机箱，具有良好的环境适应性。

4）丰富的应用软件。

2．如图所示的伺服系统，试分析丝杠螺母机构的传动误差对工作台输出精度的影响。

丝杠螺母机构位于电机之后，系统是开环控制，传动误差的低频分量和高频分量都不能通过闭环控制来消除，会影响输出精度。

四 计算题（24分，每题12分）1． 如图所示电机驱动系统，已知工作台的质量为m=50Kg ，负载力为N F l 2000=,最大加速度为5m/s 2,丝杠直径为d=16mm,导程t=4mm,齿轮减速比为i=6,总效率为%30=η，忽略丝杠惯量的影响，试计算电机的驱动力矩？1．解：负载力包括以下几部分1）外负载力N F l 2000=2）惯性负载力mFNam F m 5001050=⨯=⋅= 电机上的负载力矩为 NmF F t i T m l m 88.03.01)5002000(2104611)(213=⋅+⋅⨯⋅=⋅+⋅⋅=-πηπ 2 如图所示的开环步进电机位置控制系统，工作台长L=800mm ，往复精度为02.0±mm ，齿轮传动比2=i ，丝杠的直径20mm ，步进电机的步距角为︒8.1，试确定丝杠的导程。

电大本科《机电一体化系统设计基础》形成性考核册参考答案机电一体化系统设计基础》作业1、2、3、4参考答案一、判断题（正确的打√，错误的打×）1.机电一体化系统的主要功能是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。

（×）改写：机电一体化系统的主要功能是对输入的信号、能量等信息进行处理，输出具有所需特性的信号、能量等信息。

2.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。

（√）3.信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。

（√）4.自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。

（×）改写：自动控制是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行，人可以参与控制过程，但不是必须的。

5.产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。

（×）改写：产品的组成零部件和装配精度高，可以提高系统的精度，但不一定就高。

6.为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。

（×）改写：为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应高于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应远大于控制系统的工作频率，以确保系统的稳定性。

7.传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。

（×）改写：传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量、转动半径和转速。

8.在闭环系统中，齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。

（×）改写：在闭环系统中，齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统产生低频振荡，采用消隙装置，可以提高传动精度和系统稳定性。

国家开放大学《机电一体化系统设计基础》章节测试参考答案1机电一体化导论一、单选题1.以下产品属于机电一体化产品的是（）。

A.游标卡尺B.电话C.全自动洗衣机D.非指针式电子表2.以下产品不属于机电一体化产品的是（）。

A.工业机器人B.电子计算机C.空调D.复印机二、判断题3.自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。

（√）4.机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。

（×）5.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。

（√）6.信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。

（√）7.机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。

（√）三、问答题8.完善的机电一体化系统的主要组成部分有哪些？答：机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件、信息处理及控制系统五部分相互协调，共同完成所定的目的功能。

9.传统机械、电子产品与机电一体化产品的主要区别是什么？答：传统的机电产品机械与电子系统相对独立，可以分别工作。

机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合，从而赋予其新的功能和性能的一种新产品，产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。

2机电一体化机械技术一、单选题1.为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（）。

A.增大系统刚度B.增大系统转动惯量C.增大系统的驱动力矩D.减小系统的摩擦阻力2.导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg，标称直径为40mm，则其转动惯量为（）kg·mm2。

A.1200B.480C.120D.483.传动系统的固有频率对传动精度有影响，（）固有频率可减小系统的传动误差，（）系统刚度可提高固有频率。

第 1 页第 2 页第 3 页第 4 页第 5 页第 6 页第 7 页第 8 页第 9 页二、简答题（本大题共8小题，每小题4分，共32分）11、处理“机”与“电”关系采用哪些设计思想？12、机电一体化设计过程包括哪些内容？13、试说明液体动压支承的工作原理。

第 10 页14、什么是直流伺服电动机？它有怎样的工作特点？15、永磁式步进电动机的结构及特点是什么？16、步进电动机的单、双极性驱动电路，各自的特点是什么？适用范围是什么？17、半闭环控制系统的定义及特点是什么？18、数控机床通常采用插补器生成运动控制指令，其中插补的概念是什么？第 11 页第 12 页24、某他励直流电动机，电枢电阻为0.4Ω,额定电压为220V ，额定电流为40A ，额定转速为1000r/min,负载转矩为恒转矩负载，大小为额定转矩的一半，求此时电动机在额定电压下的转速和电枢电流的大小。

25、考虑x-y 平面上的直线运动路径，源点坐标为（0,0）,终点坐标为（12,10）,两轴速度限制分别为8,6max max ±=±=y x V V ，加速度限制分别为3,2max max ±=±=y x a a 。

试设计三次多项式样条函数点位控制指令。

27、设计一台电动机按要求动作的PLC控制系统。

具体要求：系统只有一个按钮。

按一下，电动机正转5s再反转5s,如此重复3次后自动停止。

试完成设计任务：（1）列出PLC系统资源分配表；（2）画出梯形图程序。

第 13 页第 14 页第 15 页第 16 页第 17 页第 18 页第 19 页2009年4月自学考试全国机电一体化系统设计试卷(课程代码 2245)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．系统中用于提供驱动力改变系统运行状态，产生所希望运动的模块称为【】A．驱动模块 B．接口模块C .微计算机模块D．测量模块2．根据传动轴的不同特点，可选用不同类型的传动部件。